• No products in the cart.

  • LOGIN

Hệ thống định vị toàn cầu GPS và thuyết tương đối của Einstein: Nguyên tắc hoạt động

Hệ thống định vị toàn cầu GPS và thuyết tương đối của Einstein: Nguyên tắc hoạt động

Nguyên tắc hoạt động của hệ thống định vị toàn cầu GPS là như thế nào?

Hệ GPS bao gồm 24 vệ tinh và một số vệ tinh dự trữ. Mỗi vệ tinh được bố trí bay quanh Trái Đất ở độ cao 20 000 km, bay một vòng quay Trái Đất hết thời gian là 11 giờ 58 phút (hai vòng trong một ngày – đêm), mặt của quỹ đạo bay nghiêng equation.pdf so với xích đạo. Nhờ đó, vào ngày hay đêm bất cứ nơi nào trên Trái đất đều cũng có 4 vệ tinh của hệ GPS bay trên đầu.

Mỗi vệ tinh có một máy phát tín hiệu dưới dạng các sóng vô tuyến có đồng hồ nguyên tử để đo chính xác thời gian. Do sóng này khá yếu (cỡ equation_1.pdf) nên khi truyền đến mặt đất cần một máy thu GPS cực nhạy mới thu được nó.

Nguyên tắc thu như sau:

Tại thời điểm t, máy thu thu được tín hiệu từ 4 vệ tinh ở trên trời là. i = 1, 2, 3, 4.

Tín hiệu dưới dạng xung mà mỗi vệ tinh i liên tục phát ra chứa hai mã số là

thời điểm equation_2.pdf phát tín hiệu và vị trí equation_3.pdf của vệ tinh.

Vậy thời gian để tín hiệu đó từ vệ tinh i đến máy thu là equation_4.pdf và khoảng cách từ vệ tinh i lúc tín hiệu được phát ra đến máy thu là equation_5.pdf. Tốc độ truyền tín hiệu trong không trung là tốc độ ánh sáng nên ta có

equation_6.pdf.

Với i = 1,2, 3, 4 ta có được 4 phương trình cho biết khoảng cách từ máy thu đến 4 vệ tinh. Giải hệ phương trình này ta được vị trí r của máy thu GPS tức là chúng ta đã định vị được vị trí. Đó là nguyên tắc chung của nó còn lại là các vấn đề về kỹ thuật phức tạp mà bài viết không đề cập.

Ví dụ như tốc độ truyền sóng điên từ là equation_7.pdf